Ag基Low-E复合膜的稳定性及Ag自结晶性研究

Ag基Low-E复合膜玻璃是当今最好的节能玻璃。Ag膜的自结晶、热稳定性和膜系的抗环境气氛(H2,O2,H2O)能力是当今大规模节能镀膜玻璃行业面临的瓶颈问题。本项目采用工艺探索、实验检测和理论模拟三结合的模式，针对Ag在ZnO(0001)及Al: ZnO(0001)表面的成核自结晶行为展开系统研究，通过不同厚度Ag与ZnO的晶格屈从行为，建立Ag/ZnO界面自结晶生长动力学模型，揭示Ag的自结晶与Low-E膜系低辐射率之间的内在规律；在此基础上，通过在膜系中引入Ti过渡层，弄清膜系热稳定性能提高途径，全面了解高温处理中界面的形成、扩散和转变过程，提出改善与提高实际生产工艺的具体方法和手段；同时，通过比较上述样品在不同工艺条件下的抗环境气氛能力，全面分析样品的自结晶性和稳定性机理，最终为高质量Ag基Low-E复合膜制备提供理论和技术依据。

按照该项目申请书和任务书中研究目标和研究内容，我们逐项开展研究Ag 膜的稳定性问题。首先采用工艺探索、实验检测和理论模拟三结合的模式，针对Ag 在ZnO(0001)及Al: ZnO(0001)表面的成核自结晶行为展开系统研究，通过不同厚度Ag 与ZnO 的晶格屈从为，建立Ag/ZnO 界面自结晶生长动力学模型。研究H对( ) Ag(111)/ZnO(0001)理想界面的影响。结果显示界面在FCC匹配生长时更致密平滑，电阻更低。在H污染的情况下，界面Ag层的粗糙度上升一个数量级，揭示了Ag 的自结晶与Low-E 膜系低辐射率之间的内在规律。并且界面结合强度明显下降，界面强度和界面稳定性变化来源于界面电荷的重新分布。进一步对ZnO进行Al掺杂，构造Ag(111)/ZnO：Al界面。结果显示Al的掺入可以有效释放Ag/ZnO界面应力。同时Al掺杂在亚表面位置可以减小表面吸附能，使得理想界面情况的H污染大大减小，从而可以提高Ag/ZnO：Al界面能，在此基础上，通过在膜系中引入Ti 过渡层，弄清膜系热稳定性能提高途径，全面了解高温处理中界面的形成、扩散和转变过程，提出改善与提高实际生产工艺的具体方法和手段，通过对Ag层掺杂来增加银膜层的抗氧化、抗机械和化学攻击性，从而提高膜系的稳定性。研究了金属纳米颗粒掩埋结构在镀膜玻璃中的新应用。利用多靶磁控溅射系统制备了系列介质/Ag/介质结构的膜系，通过改变退火温度、退火时间等工艺参数，获得了不同颜色的系列样品。理论模拟上，利用Bruggeman有效介质模型获得了金属纳米颗粒掩埋结构的高吸收薄膜体系。随着颗粒尺寸、分布的变化，可以调节在不同波段的功能光谱。同时，全面分析样品的自结晶性和稳定性机理，优化高质量Ag 基Low-E 复合膜系，为实验制备提供理论和技术依据。并利用自建参数库建立了计算机辅助调试大规模生产系统，开发适合于大规模生产的高稳定性节能镀膜玻璃膜系。综上，我们解决了项目申请中提出的关键问题，基本实现了既定的研究目标。本项目研究期间共发表了标注该项目资助的SCI学术论文9篇，专利4项。